Was braucht es, um flexible Leiterplatten herzustellen?

Für jeden Hersteller von flexiblen Leiterplatten gibt es einige wichtige Bereiche, die Sie kennen sollten. Während flexible Schaltungen einige ähnliche Eigenschaften wie starre Leiterplatten haben, erfordern sie sehr unterschiedliche Ansätze im Herstellungsprozess.

Einige der wichtigsten Bereiche sind:

          Möglichkeiten und Verfahren für den Umgang mit dünnem Material

              Selektive Polsterbeschichtung

            Polyimid-Deckschichtherstellung

            Toleranzen des Materialmaßes

            Laser-Profilschneiden

            Plasma Desmear und Etch Back

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Möglichkeiten und Verfahren für den Umgang mit dünnem Material

Das Materialhandling während des flexiblen Leiterplattenherstellungsprozesses ist entscheidend für das Erzielen einer hohen Produktionsausbeute und zuverlässiger fertiger Schaltungen. Das Handling kann den größten Anteil an Produktionsabfällen und Zuverlässigkeitsproblemen ausmachen. Flex-Materialien sind viel dünner und nicht verstärkt als bei starren Platten. Flex-Core-Materialien sind in der Regel 1 bis 3 Mil dick, entweder mit 1/2 Unzen. oder 1 oz. Kupfer und Coverlays sind 1,5 bis 2 Mil dick.

Für diese dünnen Materialien ist ein Großteil der Prozessausrüstung erforderlich, um die flexiblen Materialien sicher und ohne Beschädigung zu transportieren. Die Mitarbeiter müssen auch in genau definierten manuellen Handhabungsmethoden geschult werden. Knicke oder Knicke in einem Produktionspanel führen entweder zu verschrotteten Teilen oder zu Zuverlässigkeitsproblemen in den fertigen Schaltkreisen

Selektive Polsterbeschichtung

Ein wichtiges Herstellungsverfahren ist, wie und wo Kupfer auf die Teile plattiert wird. Flex-Schaltungen erfordern ein Pad-Plate-Verfahren, das plattiertes Kupfer auf die Löcher und einen kleinen kreisförmigen Bereich begrenzt, der die Löcher auf der Oberfläche des Teils umgibt. Auf der Oberfläche von Spuren ist kein zusätzliches Kupfer plattiert. Für Designs mit hoher Dichte muss der kreisförmige Bereich auf der Oberfläche möglicherweise planarisiert werden, um eine effektive Belichtung mit Auflagen und Spuren zu ermöglichen.

Jegliches plattierte Kupfer auf den Leiterbahnen einer flexiblen Schaltung verringert die Flexibilität des Teils und beeinträchtigt möglicherweise die mechanische Zuverlässigkeit der Biegung, was zu einem Bruch führt.

Starre PCBS verwenden eine Pattern Plate-Methode, bei der auf der Oberfläche aller äußeren Spuren zusätzliches Kupfer aufgebracht wird.

Flex-Circuit-Designs können auch eine Überprüfung erfordern, um sicherzustellen, dass alle Anforderungen an die Stromführung allein durch die Dicke des Basiskupfers erfüllt werden.

Polyimid-Deckschichtherstellung

Deckschichten dienen dem gleichen Zweck wie Soldermask auf starren Platten, sind jedoch feste Polyimid-Platten mit einer klebenden Rückseite, die ein völlig anderes Herstellungsverfahren erfordern. Alle erforderlichen Öffnungen zum Freilegen der SMT- und PTH-Pads müssen auf irgendeine Weise durch Laserschneiden, Bohren / Fräsen, CNC-Schneiden, Stanz- und Stanzwerkzeuge oder eine Kombination davon bearbeitet werden. Deckschichten werden dann positioniert und unter Hitze und Druck auf die Oberflächen des Teils laminiert. Die Anforderungen an die Bearbeitung erfordern auch andere Regeln für die Größe, Form, Konfiguration und Positionstoleranz von Features.

Toleranzen des Materialmaßes

Aufgrund der erforderlichen Flexibilität sind flexible Materialien viel dünner und enthalten keine Verstärkung (d. H. Glasgewebe in starren Platten). Dies führt zu einer viel geringeren Dimensionsstabilität in den Materialien, die bei den in der Fertigung verwendeten Werkzeugsystemen / Registrierungssystemen berücksichtigt werden müssen. Flex-Materialien wachsen und schrumpfen, wenn sie während der gesamten Produktion Feuchtigkeit, Hitze und Druck ausgesetzt werden.

Es ist auch üblich, kleinere Plattengrößen als starre Platten zu verwenden, um die Auswirkung der Dimensionsstabilität des Materials zu mildern.

Laser-Profilschneiden

Polyimid-Materialien lassen sich leicht mit einem Laser schneiden. Dies ermöglicht ein sehr genaues und komplexes Profil. Außerdem entfällt bei Prototypen und geringerem Produktionsvolumen die Notwendigkeit kostspieliger harter Stanzwerkzeuge. Das Routing kann verwendet werden, kann jedoch die Komplexität des Profils einschränken und zu einer unerwünschten unebenen Teilkante führen. Beim Laserschneiden verbleibt eine kleine Menge Kohlenstoffrückstand an der Teilkante, wird jedoch von den IPC-Standards als akzeptabel angesehen.

Plasma Desmear und Etch Back

Multilayer-Flex-Designs erfordern einen effektiven Desmear- und Rückätzprozess, der für die Sicherstellung verlässlicher plattierter Löcher und Verbindungen zwischen den Innenschichten entscheidend ist.

Die Materialeigenschaften von Polyimid und Flexkleber, die zum Zusammenlaminieren von Schichten verwendet werden, unterscheiden sich wesentlich von denen starrer Plattenmaterialien. Herkömmliche Rückätzprozesse auf chemischer Basis, die auf starren Platten verwendet werden, sind viel zu aggressiv. Dies führt zu einem sehr kleinen und schwer zu kontrollierenden Prozessfenster, zu inkonsistenten Ergebnissen und zu Zuverlässigkeitsproblemen an fertigen Teilen. Das Zurücksetzen auf Plasma-Basis wird überwiegend bevorzugt, was zu einer hohen Qualität und konsistenten Ergebnissen führt.

Zusammenfassung

Wie zu Beginn dieses Beitrags erwähnt, müssen Sie vom Designstandpunkt aus einige wichtige Bereiche kennen, um flexible Leiterplatten herzustellen. Sie sollten sich nicht nur mit dem Konstruktionsaspekt vertraut machen, sondern auch berücksichtigen, wer Ihre Teile herstellen wird. Bei der Auswahl eines Offshore-Flex-Leiterplattenherstellers gibt es einige zusätzliche Prüfungen und Waagen, die Sie ebenfalls prüfen sollten.